Die Erfindung betrifft einen induktiven Sensor mit einer elektrischen Spulenbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Sensoren werden z. B. zur Sensierung von Drehgeschwindigkeiten von Fahrzeugrädern eingesetzt, etwa zur Erzeugung von Eingangssignalen für Antiblockiersysteme. Ein Sensor zur Sensierung von Drehgeschwindigkeiten ist z. B. aus der EP 0 384 014 B1 bekannt.

Bei derartigen Sensoren ist der Spulendraht zu in der Regel zwei elektrischen Anschlüssen zu führen, die zur Erzielung einer ausreichenden mechanischen Stabilität beispielsweise aus Blechstreifen gebildet werden. Der Spulendraht selbst besteht zur Ausnutzung des vorhandenen Bauraums aus relativ dünnem und somit bruchempfindlichem Draht. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Spulenbaugruppe wird diese daher bei gattungsgemäßen Sensoren zumindest zum Teil mit einer Umspritzmasse umspritzt. Hierbei wird in der Regel auch der Bereich der aus der Spulenwicklung zu den Anschlüssen hingeführten Drahtenden mit umspritzt. Aufgrund unterschiedlicher TemperaturAusdehnungskoeffizienten des Drahtmaterials, zum Beispiel Kupfer, und der Umspritzmasse kann es bei Temperaturwechseln zu Verspannungen zwischen dem Draht und der Umspritzmasse kommen, die im Falle extrem häufiger Temperaturwechsel zu einer Beschädigung der aus der Spulenwicklung zu den Anschlüssen hingeführten Drahtenden führen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Sensor hinsichtlich der Temperaturwechselfestigkeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit Hilfe der Erfindung kann auf einfache und kostengünstige Weise, nämlich durch Vorsehen einer Barriere für die Umspritzmasse, die Temperaturwechselfestigkeit des Sensors in erheblichem Maße verbessert werden. Versuche haben ergeben, dass eine Verfünffachung der Zyklenzahl von Temperaturwechseln mit Hilfe der Erfindung ohne weiteres möglich wird.

Die Barriere ist dabei zwischen dem aus der Spulenwicklung herausgeführten Drahtende und der Einspritzstelle der Umspritzmasse beim Umspritz-Vorgang anzuordnen, sodass beim Umspritz-Vorgang die Umspritzmasse nicht direkt auf das Drahtende trifft, sondern durch die Barriere zunächst umgeleitet wird und nach Passieren der Barriere in einer veränderten Fließrichtung, verglichen mit einem Sensor ohne Barriere, auf das Drahtende trifft. Gemäß der Erfindung weist die Umspritzmasse nach deren Verfestigung im Bereich des aus der Spulenwicklung herausgeführten Drahtendes, d. h. nach Passieren der Barriere, eine geringere Dichte auf als in den übrigen Bereichen der Umspritzmasse versehenen Bereichen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung verläuft dabei die Molekülorientierung der Umspritzmasse nach deren Verfestigung im Bereich des aus der Spulenwicklung herausgeführten Drahtendes überwiegend quer zu dem Drahtende. Versuche haben nämlich ergeben, dass die üblicher Weise als Umspritzmasse verwendeten Materialien in Richtung ihrer Molekülorientierung einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen als in anderen Richtungen. Somit kann durch die Umlenkung der Umspritzmasse mittels der Barriere der störende Einfluss des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Umspritzmasse weitgehend kompensiert werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen unter Nennung weiterer Vorteile ausführlich erläutert.

Es zeigen

Fig. 1

eine Ausführungsform des Sensors im Längsschnitt und

Fig. 2

eine elektrische Spulenbaugruppe in Seitenansicht und

Fig. 3

die Spulenbaugruppe gemäß Fig. 2 in einer Draufsicht und

Fig. 4 bis 6

verschiedene Schritte bei der Herstellung des Sensors und

Fig. 7 bis 9

weitere Ausführungsformen der Barriere und

Fig. 10

eine weitere Ausführungsform des Sensors und

Fig. 11

eine plattenförmige Barriere und

Fig. 12

eine weitere Ausführungsform des Sensors.

In den Figuren werden für einander entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.

In der Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors als Längsschnitt dargestellt. Der Sensor weist eine elektrische Spulenbaugruppe (1, 2, 3) auf, mit einem Spulenkörper (2), auf den eine elektrische Spulenwicklung (1) aus Draht gewickelt ist. Ein erstes und ein zweites Drahtende (6, 7) ist aus der Spulenwicklung (1) heraus zu elektrischen Anschlussstellen (15, 16) geführt und dort mit diesen Anschlussstellen elektrisch verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt. Die Anschlussstellen (15, 16) sind elektrisch mit Anschlusselementen (17, 18) verbunden bzw. einstückig damit ausgebildet. Die Anschlusselemente (17, 18) dienen zur elektrischen Verbindung des Sensors mit einer elektronischen Auswerteeinheit, z. B. mit dem Steuergerät eines Antiblockiersystems. Die Anschlusselemente (17, 18) sind beispielsweise aus Blechstreifen oder Vierkant-Draht hergestellt.

Die elektrischen Anschlussstellen (15, 16) sind in einem sich in Längsrichtung der Spulenbaugruppe (1, 2, 3) über die Spulenwicklung (1) hinaus erstreckenden Bereich (3) des Spulenkörpers (2) angeordnet. An diesem Bereich (3) des Spulenkörpers (2) befinden sich des Weiteren Führungselemente (4, 5), die zur Befestigung und Führung des aus der Spulenwicklung (1) herausgeführten Drahtendes dienen. Die Führungselemente (4, 5) weisen vorzugsweise eine tangential geöffnete Führungskontur zur Aufnahme des Drahtendes auf. Die Führungskontur kann beispielsweise als ein seitlicher Längsschlitz in dem Führungselement (4, 5) ausgebildet sein, d. h. die Führungselemente (4, 5) können einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweisen.

Innerhalb der Spulenbaugruppe (1, 2, 3) ist ein Permanentmagnet (9) sowie ein abgestufter Polstift (8) aus magnetisch gut leitfähigem Material angeordnet. In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist der Polstift (8) mit seinem schmalen Ende in dem von der Spulenwicklung (1) umgebenen Bereich angeordnet. Die übrigen Bereiche des Polstiftes (8) sowie der Permanentmagnet (9) sind außerhalb des von der Spulenwicklung (1) umgebenen Bereichs angeordnet. Durch diese Anordnung wird ein hoher Wirkungsgrad, d. h. eine hohe Empfindlichkeit, des Sensors erreicht. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art der Anordnung von Permanentmagnet und Polstift beschränkt, sondern kann vorteilhaft auch bei anderen Anordnungen verwendet werden.

Die zuvor beschriebenen Bauelemente des Sensors sind bei der Herstellung des Sensors in einem speziellen Umspritzwerkzeug, was nachfolgend noch näher beschrieben wird, mit einer Umspritzmasse (12) umspritzt worden. Als Umspritzmasse kann vorteilhaft ein Thermoplast, insbesondere ein Polyamid-Material, verwendet werden. Die Umspritzung (12) hat den Vorteil, dass die umspritzten Bauteile besser gegen mechanische Beschädigungen und Feuchtigkeit geschützt sind, als ohne Verwendung der Umspritzung. Eine weitere Erhöhung der mechanischen Festigkeit kann durch Verwendung von Umspritzmassen erzielt werden, die Glaskugel-verstärkt und/oder alternativ Glasfaser-verstärkt sind. Insbesondere durch die Glasfaser-Verstärkung ist eine weitere wesentliche Erhöhung der mechanischen Stabilität möglich. Die Umspritzung hat den weiteren Vorteil, dass der Polstift (8) sowie der Permanentmagnet (9) hierdurch fixiert werden.

Die solchermaßen umspritzte Baueinheit ist in einem topfartigen Gehäuse (13) angeordnet. Das Gehäuse (13) kann beispielsweise als Tiefziehteil aus Metall ausgebildet sein. Das Gehäuse (13) ist durch ein Verschlussstück (14), das formschlüssig in das einseitig offene Gehäuse (13) eingepresst ist, feuchtigkeitsdicht verschlossen. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist statt des separaten Verschlussstücks (14) der dafür vorgesehene Raum im wesentlichen ebenfalls mit der Umspritzmasse (12) aufgefüllt und zur Abdichtung eine ringförmige Dichtung (19) zwischen der Umspritzmasse und dem Gehäuse (13) vorgesehen, wie in der Fig. 12 ausschnittsweise dargestellt ist. Zur Einformung des ringförmigen Aufnahmeraums für die Dichtung (19) in die Umspritzmasse (12) ist in dem für den Umspritz-Vorgang zu verwendenden Umspritzwerkzeug eine komplementäre Kontur vorgesehen.

In dem Bereich (3) des Spulenkörpers sind Barrieren (10, 11) vorgesehen, die zwischen dem aus der Spulenwicklung (1) herausgeführten Drahtende (6, 7) und der Einspritzstelle der Umspritzmasse (12) beim Umspritz-Vorgang angeordnet sind. Auf die Anordnung und Wirkungsweise der Barrieren (10, 11) wird nachfolgend noch näher eingegangen.

Die Fig. 2 zeigt die Spulenbaugruppe (1, 2, 3) vor Durchführung des Umspritz-Vorgangs, jedoch nach Aufbringung der Spulenwicklung (1). Die Spulenbaugruppe (1, 2, 3) ist gegenüber der Schnittdarstellung der Fig. 1 um eine viertel Umdrehung um die Längsachse gedreht dargestellt, d. h. die Barriere (11) sowie das Führungselement (5) sind in Draufsicht erkennbar. Die weitere Barriere (10) sowie das weitere Führungselement (4) befinden sich auf der Rückseite des Bereichs (3) und sind aus diesem Grund in Fig. 2 nicht erkennbar.

Fig. 3 zeigt die Spulenbaugruppe (1, 2, 3) gemäß Fig. 2 in einer Draufsicht in Richtung des Bereichs (3) des Spulenkörpers (2). In dieser Ansicht verdecken die Barrieren (10, 11) die aus diesem Grunde gestrichelt angedeuteten Führungselemente (4, 5). Wie jedoch erkennbar ist, werden die Drahtenden (6, 7) jeweils in einem Längsschlitz der Führungselemente (4, 5) geführt. Erkennbar ist außerdem der im wesentlichen L-förmige Querschnitt der Führungselemente (4, 5).

In der Fig. 4 ist die Spulenbaugruppe (1, 2, 3) gemäß Fig. 2 dargestellt, nachdem sie in ein Umspritzwerkzeug (40) eingeführt wurde. Der Polstift (8) sowie der Permanentmagnet (9) befinden sich bereits im Inneren des Spulenkörpers (2). Das Umspritzwerkzeug (40) weist eine Aufnahmeöffnung für die Spulenbaugruppe (1, 2, 3) auf, deren Innenabmessungen an die Innenabmessungen des Gehäuses (13) angepasst sind. In der Fig. 5 ist der Beginn des Umspritz-Vorgangs dargestellt. Die flüssige Umspritzmasse wird dort durch Pfeile (50) symbolisiert, die die Fließrichtung der Umspritzmasse darstellen. Wie erkennbar ist, bewirken die Barrieren (10, 11) eine Ablenkung der Fließrichtung der Umspritzmasse zunächst fort von den hinter den Barrieren (10, 11) befindlichen Drahtenden (6, 7). Hinter der jeweiligen Barriere fließt die Umspritzmasse dann im wesentlichen rechtwinklig auf das entlang der Führungselemente (4, 5) verlegte Drahtende (6, 7) zu. Die sich aufgrund der Barriere (10, 11) links und rechts davon bildenden zwei Strömungen der Umspritzmasse treffen dann im Bereich des entlang der Führungselemente (4, 5) verlegten Drahtendes (6, 7) aufeinander. Hierdurch kann eine geringere Dichte der Umspritzmasse im Bereich der Anschlussstellen (15, 16) und der außerhalb der Spulenwicklung (1) verlegten Drahtenden (6, 7) erreicht werden. Weiterhin wird in diesen Bereichen eine Molekülorientierung der Umspritzmasse nach deren Verfestigung überwiegend quer zu den Drahtenden (6, 7) erreicht.

Fig. 6 zeigt die fertig umspritzte Baugruppe mit der ausgehärteten Umspritzmasse (12). Diese Baugruppe kann nun aus dem Umspritzwerkzeug (40) entnommen werden und in dem Gehäuse (13) angeordnet werden.

In den Fig. 7 bis 9 ist der Bereich (3) des Spulenkörpers (2) jeweils ausschnittsweise perspektivisch dargestellt. Fig. 7 zeigt eine erste Ausführungsform der Barriere (11), wie sie bei dem Sensor gemäß Fig. 1 bereits dargestellt wurde. Die Ausführungsform der Barriere (11) gemäß Fig. 7 weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, mit einem zum Außenende der Barriere (11) abgerundeten Ende. Der Radius des abgerundeten Endes ist vorzugsweise an den Innenradius des Gehäuses (13) angepasst.

Die Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform der Barriere (11), die gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 7 um eine in Längsrichtung der Spulenbaugruppe (1, 2, 3) verlaufende Rippe (80) erweitert ist. Die Rippe (80) bewirkt eine Versteifung der Barriere (11). Des Weiteren beeinflusst die Rippe (80) den Strömungsverlauf der Umspritzmasse beim Umspritz-Vorgang in der Weise günstig, dass eine weitere Verbesserung der Temperaturwechselfestigkeit des Sensors erzielt werden kann.

Die Ausführungsform der Barriere (11) gemäß Fig. 9 weist eine auf der von der Spulenwicklung (1) abgewandten Seite angeordnete radial und tangential rampenartige Führungskontur (90) auf. Die Führungskontur (90) bewirkt eine weitere Verbesserung des Strömungsverlaufs der Umspritzmasse und hierdurch eine weitere Verbesserung der Temperaturwechselfestigkeit des Sensors.

Die obigen Ausführungen gelten selbstverständlich auch für die andere Barriere (10).

In der Fig. 10 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors im Längsschnitt dargestellt. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind gemäß Fig. 10 statt der Barrieren (10, 11) eine plattenförmige Barriere (100) vorgesehen. Die plattenförmige Barriere (100) kann, wie in Fig. 10 dargestellt, als separates Bauteil ausgebildet sein, das oberhalb des Bereichs (3) des Spulenkörpers (2) angeordnet ist. Die Barriere (100) kann jedoch auch einstückig mit dem Spulenkörper (2) ausgebildet sein. Die Fig. 11 zeigt die plattenförmige Barriere (100) in perspektivischer Darstellung. Wie erkennbar ist, zeigt die Fig. 11 eine Ausführungsform der Barriere (100) als im wesentlichen quadratische Platte mit abgerundeten Ecken, wobei die Radien der Ecken an den Innenradius des Gehäuses (13) angepasst sind. Der Innenradius des Gehäuses (13) ist in der Fig. 11 durch die Linie (101) angedeutet. Die Barriere (100) weist Öffnungen (102, 103) zur Durchführung der Anschlusselemente (17, 18) auf. Des Weiteren ist eine Durchtrittsöffnung (104) vorgesehen, durch die die Umspritzmasse beim Umspritz-Vorgang zu dem Permanentmagneten (9) und dem Polstift (8) gelangen kann.

Beim Umspritz-Vorgang strömt die Umspritzmasse bei Verwendung der Barriere (100) außen an dieser vorbei, und zwar durch die sich aufgrund der quadratischen Außenkontur der Barriere (100) ergebenden Kreisabschnitt-förmigen Öffnungen (105, 106, 107, 108) zwischen der Barriere (100) und dem Umspritzwerkzeug (40). Außerdem strömt die Umspritzmasse durch die Durchtrittsöffnung (104) zu dem Permanentmagneten (9) und dem Polstift (8) und fixiert diese.